電磁シールドシート

【課題】薄型化しても磁界シールド特性に優れた電磁シールドシートを提供する。
【解決手段】２層以上の強磁性体層２，３の各々を挟むように導体層１が積層された積層膜からなり、２層以上の強磁性体層２，３は、互いに異なる２種類以上の強磁性体からなる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電磁ノイズをシールドする電磁シールドシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やノートブック型パーソナルコンピュータなどといったモバイル機器では、高い周波数で動作する電子部品から発生される電磁ノイズをシールドするために、電子部品を覆うように成形された金属板からなる板金シールドが用いられている。
【０００３】
しかしながら、板金シールドは、シールドケースの高さが高くなるので、モバイル機器の薄型化の障害となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３４８９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
モバイル機器の薄型化を実現するために、板金シールドの代わりに、銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）などからなる薄型の導電シートで電子部品を覆うことにより、電磁ノイズをシールドすることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、薄い導電シートを用いた場合、磁界シールド効果が小さくなるため、導電シートの厚さをある程度厚くする必要がある。その結果、柔軟性に劣り、電子部品を完全に密閉することが困難になるので、大きなシールド効果を得ることができないという問題がある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、薄型化しても磁界シールド特性に優れた電磁シールドシートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、実施形態に係る電磁シールドシートは、２層以上の強磁性体層の各々を挟むように導体層が積層された積層膜からなり、前記２層以上の強磁性体層は、互いに異なる２種類以上の強磁性体からなることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１に係る電磁シールドシートの構成を示す断面図である。
【図２】実施形態１に係る電磁シールドシートの構成を示す断面図である。
【図３】実施形態１に係る電磁シールドシートのシミュレーションモデルの構成を示す斜視図である。
【図４】実施形態１に係る電磁シールドシートのシミュレーションモデルの構成を示す断面図である。
【図５】実施形態１、２に係るＮｉ₈₀Ｆｅ₂₀の比透磁率の周波数特性を示す図である。
【図６】実施形態１に係るＣｏ₈₅Ｎｂ₁₂Ｚｒ₃の比透磁率の周波数特性を示す図である。
【図７】実施形態１に係る電磁シールドシートの断面図である。
【図８】導体のみの電磁シールドシートの断面図である。
【図９】Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀を１層用いた電磁シールドシートの断面図である。
【図１０】Ｃｏ₈₅Ｎｂ₁₂Ｚｒ₃を１層用いた電磁シールドシートの断面図である。
【図１１】実施形態１に係る電磁シールドシートの磁界シールド効果の周波数特性を示す図である。
【図１２】実施形態２に係る電磁シールドシートの斜視図である。
【図１３】実施形態２に係る電磁シールドシートの断面図である。
【図１４】実施形態２に係る電磁シールドシートの断面図である。
【図１５】実施形態２に係る電磁シールドシートのシミュレーションモデルの構成を示す断面図である。
【図１６】実施形態２に係る電磁シールドシートのシミュレーションモデルの構成を示す断面図である。
【図１７】実施形態２に係る電磁シールドシートのシミュレーションモデルの構成を示す断面図である。
【図１８】実施形態２に係る電磁シールドシートのシミュレーションモデルの構成を示す断面図である。
【図１９】実施形態２に係る電磁シールドシートの磁界シールド効果の周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る電磁シールドシートの構成を示す断面図である。この電磁シールドシートは、基材４、導体層１、強磁性体層２、導体層１、強磁性体層３および導体層１が順次に積層された５層からなる積層膜によって構成されている。強磁性体層２、強磁性体層３は、導電性を有する強磁性体で構成するのが好ましい。強磁性体層２、強磁性体層３は、互いに異なる２種類の強磁性体からなる。
【００１２】
導体層と強磁性体層を積層した電磁シールドシートは、強磁性体の強磁性共鳴周波数で磁界シールド効果が高くなる。従って、図２に示すような、強磁性体を一種類のみ用いた電磁シールドシートでは、その強磁性共鳴周波数において、特に高い磁界シールド効果が得られるが、広帯域に高い磁界シールド効果を得ることができなかった。
【００１３】
実施形態１に係る図１に示す電磁シールドシートによれば、強磁性体層２と強磁性体層３との強磁性体を２種類用いているので、異なる強磁性共鳴周波数及び異なる強磁性共鳴周波数の間の周波数帯域で、高い磁界シールド効果を得ることができる。
【００１４】
なお、図１に示す例では、強磁性体層２、強磁性体層３とこれらを挟むように形成された３層の導体層１とから構成されているが、強磁性体層を導体層で挟む構造であれば、導体層１および強磁性体層２、強磁性体層３の層数は上記に限定されない。強磁性体層２、および強磁性体層３の層数を増やすことにより磁界シールド効果を高めることができる。
【００１５】
導体層１は、例えば銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）などといった非磁性体（導体）から構成されている。また、高周波では比透磁率が１０以下になるようなニッケル（Ｎｉ）またはコバルト（Ｃｏ）の単体、またはその化合物からなる強磁性体も導体層１の構成物として考えられる。
【００１６】
強磁性体層２、および強磁性体層３は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）またはコバルト（Ｃｏ）の単体、あるいは、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）またはコバルト（Ｃｏ）を含む化合物からなる軟磁性体から構成されている。化合物としては、例えば、Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀、Ｃｏ₈₅Ｎｂ₁₂Ｚｒ₃、Ｃｏ_６７Ｚｒ_８Ｏ_２５を例示することができる。
【００１７】
基材４は、絶縁体、導体、または半導体からなり、ＰＥＴフィルム、ポリイミドシート等、柔軟性があるものでも、ガラスエポキシ基板、ガラス基板等、柔軟性がないものでもよい。また基材４は、シリコン、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮ等の半導体でもよい。
【００１８】
導体層１、および強磁性体層２、強磁性体層３は、スパッタ、蒸着、めっき、スプレー等の方法で成膜される。
【００１９】
また、この磁界シールドシートは、導体層１を含むので、電界もシールドすることができ、磁界だけではなく電界もシールドする電磁シールドシートになる。
【００２０】
次に、上記のように構成される電磁シールドシートの電磁ノイズのシールド効果をシミュレーションにより確認したので、その結果を説明する。
【００２１】
図３は、実施形態１に係る電磁シールドシートのシミュレーションモデルの構成を示す斜視図であり、図４は、その断面図である。このシミュレーションモデルは、シリコン４ｂ内の配線１０をノイズ源としており、電磁シールドシートで電磁界を遮断する。シリコン４ｂ内の配線１０の幅は０．０３３ｍｍであり、エポキシ樹脂４ａの厚さは０．１ｍｍ、シリコン４ｂの厚さは０．５ｍｍ、ＰＥＴシート５の厚さは０．１ｍｍである。磁界シールド効果は磁界強度測定面Ａでy方向の磁界強度を面積分した値の差分から算出した。磁界強度測定面Ａは配線１０から０．６２２ｕｍ離れた直上に配置し、大きさは０．１ｍｍ角とした。
【００２２】
電磁シールドシートは、導体層１、強磁性体層２、導体層１、強磁性体層３および導体層１が順次に積層された５層の積層膜からなり、導体層１の厚さは０．６６ｕｍ、強磁性体層２、および強磁性体層３の厚さは０．２ｕｍであり、電磁シールドシートの合計の膜厚は２．０ｕｍである。
【００２３】
導体層１の導電率は１０ｕΩcmである。強磁性体層２はＮｉ₈₀Ｆｅ₂₀であり、図５に示す比透磁率の周波数特性とした。強磁性体層３はＣｏ₈₅Ｎｂ₁₂Ｚｒ₃あり、図６に示す比透磁率の周波数特性とした。強磁性共鳴周波数は８９０ＭＨｚである。この電磁シールドシートの断面図を図７に示す。
【００２４】
比較のために、強磁性体を２種類用いた電磁シールドシートのシミュレーションモデルの他に、図８に示す導体のみの電磁シールドシート、および図9に示すＮｉ₈₀Ｆｅ₂₀を１層用いた電磁シールドシート、図１０に示すようなＣｏ₈₅Ｎｂ₁₂Ｚｒ₃を１層用いた電磁シールドシートのシミュレーションも行った。電磁シールドシートの合計の膜厚は全て２ｕｍとした。
【００２５】
これら４つの電磁シールドシートの磁界シールド効果のシミュレーション結果を図１１に示す。図９、図１０に示した電磁シールドシートでは、それぞれＮｉ₈₀Ｆｅ₂₀の強磁性共鳴周波数は５００ＭＨｚであり、Ｃｏ₈₅Ｎｂ₁₂Ｚｒ₃の強磁性共鳴周波数は８９０ＭＨｚで磁界シールド効果が最大値をとる。これらは、図８で示した導体のみの電磁シールドシートよりも１０〜８０００ＭＨｚで高い磁界シールド効果を有している。
【００２６】
これらと比較して、図７に示した電磁シールドシートでは、Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀の強磁性共鳴周波数は５００ＭＨｚ以上で、Ｃｏ₈₅Ｎｂ₁₂Ｚｒ₃の強磁性共鳴周波数は８９０ＭＨｚ以下で６０ｄＢ以上の磁界シールド効果を有しており、広帯域に高い磁界シールド効果が得られている。
【００２７】
以上のことから、図７のように異なる強磁性共鳴周波数を有する２種類の軟磁性体を用いた電磁シールドシートでは、それらの強磁性共鳴周波数、およびその間の帯域で高い磁界シールド効果が得られる。
【００２８】
また、異なる層で磁気異方性を２方向に誘導し、直交する２方向に磁界シールド効果を上昇させることもできる。図１２は磁気異方性の容易軸方向を異なる層で、直交させた例である。磁気異方性は磁界を印加しながら成膜する等の方法で誘導する。
【００２９】
またシールドの最上層に、酸化、吸湿を防止する目的で、Tiやポリミド等の保護膜を形成することもある。
【００３０】
なお、３点の周波数で磁界シールド効果の極大値を持ち、より広帯域な磁界シールド効果を有する電磁シールドシートを実現するためには、３種類の強磁性体を用いれば良い。３種類の強磁性体は、ＮｉＦｅ、ＣｏＮｂＺｒに加え、２．６ＧＨｚに強磁性共鳴周波数を持つＣｏ_６７Ｚｒ_８Ｏ_２５等を用いれば良い。
【００３１】
（実施形態２）
図１３（ａ）に示す電磁シールドシートは、基材４の上に、強磁性体層２、導体層１、強磁性体層２および導体層１が順次に積層された４層からなる積層膜によって構成されている。図１３（ｂ）に示す電磁シールドシートは、基材４の上に、導体層１、強磁性体層２、導体層１および強磁性体層２が順次に積層された４層からなる積層膜によって構成されている。
【００３２】
また、図１４に示す電磁シールドシートは、基材４の上に、強磁性体層２、導体層１、および強磁性体層２が順次に積層された３層からなる積層膜によって構成されている。図１３、および図１４に示す電磁シールドシートは導体のみからなる電磁シールドシートよりも高い磁界シールド効果を得ることができる。
【００３３】
なお、図１３に示す例では、強磁性体層２と導体層１が２層ずつ、順次積層されているが、基材４に隣接する層が強磁性体層２で最上層が導体層１、もしくは基材４に隣接する層が導体層１で最上層が強磁性体層２であれば、導体層１および強磁性体層２の層数は上記に限定されない。
【００３４】
また、図１４に示す例では、導体層１とこれらを挟むように形成された２層の強磁性体層２から構成されているが、導体層１を強磁性体層２で挟む構造であれば、強磁性体層２、および導体層１の層数は上記に限定されない。
【００３５】
導体層１は、例えば銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）などといった非磁性体（導体）から構成されている。また、高周波では比透磁率が１０以下になるようなニッケル（Ｎｉ）またはコバルト（Ｃｏ）の単体、またはその化合物からなる強磁性体も導体層１の構成物として考えられる。
【００３６】
強磁性体層２は、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）またはコバルト（Ｃｏ）の単体、あるいは、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）またはコバルト（Ｃｏ）を含む化合物からなる軟磁性体から構成されている。化合物としては、例えば、Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀、Ｃｏ₈₅Ｎｂ₁₂Ｚｒ₃、ＣｏＺｒＯを例示することができる。
【００３７】
基材４は、絶縁体、または半導体からなり、ＰＥＴフィルム、ポリイミドシート、銅シート等、柔軟性があるものでも、ガラスエポキシ基板、ガラス基板等、銅板等、柔軟性がないものでもよい。また基材４は、シリコン、ＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮ等の半導体でもよい。
【００３８】
導体層１、および強磁性体層２は、スパッタ、蒸着、めっき、スプレー等の方法で成膜される。また、この磁界シールドシートは、導体層１を含むので、電界もシールドすることができ、磁界だけではなく電界もシールドする電磁シールドシートになる。
【００３９】
次に、上記のように構成される電磁シールドシートの電磁ノイズのシールド効果をシミュレーションにより確認したので、その結果を説明する。
【００４０】
シミュレーションモデルは電磁シールドシートの層構成を変え、４種類解析した。図１５、図１６、図１７、および図１８は解析したシミュレーションモデルの断面図である。図１５、図１６、図１７、および図１８のシミュレーションモデルは、シリコン４ｂ内の配線１０をノイズ源としており、電磁シールドシートで電磁界を遮断する。シリコン４ｂ内の配線１０の幅は０．０３３ｍｍであり、エポキシ樹脂４ａの厚さは０．１ｍｍ、シリコン４ｂの厚さは０．５ｍｍ、ＰＥＴシート５の厚さは０．１ｍｍである。磁界シールド効果は、磁界強度測定面Ａでy方向の磁界強度を面積分した値の差分から算出した。磁界強度測定面Ａは配線１０から０．６２２ｕｍ離れた直上に配置し、大きさは０．１ｍｍ角とした。
【００４１】
図１５は導体層１のみからなる電磁シールドシートで、他の電磁シールドシートと比較するために解析した。導体層１の厚さは２ｕｍである。
【００４２】
図１６はＰＥＴシート５上に導体層１、強磁性体層２、導体層１、強磁性体層２と順次積層された電磁シールドシートである。導体層１の厚さは０．８ｕｍ、強磁性体層２の厚さは０．２ｍｍであり、合計の厚さは２ｕｍである。
【００４３】
図１７はＰＥＴシート５上に強磁性体層２、導体層１、強磁性体層２、導体層１と順次積層された電磁シールドシートである。導体層１の厚さは０．８ｕｍ、強磁性体層２の厚さは０．２ｍｍであり、合計の厚さは２ｕｍである。
【００４４】
図１８はＰＥＴシート５上に強磁性体層２、導体層１、強磁性体層２と順次積層された電磁シールドシートである。導体層１の厚さは１．６ｕｍ、強磁性体層２の厚さは０．２ｍｍであり、合計の厚さは２ｕｍである。
【００４５】
導体層１は導体層１の導電率は１０ｕΩcmである。強磁性体層２はＮｉ₈₀Ｆｅ₂₀とした。Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀の比透磁率の周波数特性は図５に示すように入力した。
【００４６】
これら４つの電磁シールドシートの磁界シールド効果のシミュレーション結果を図１９に示す。図１６、図１７に示した電磁シールドシートでは、同じ２ｕｍ厚の図１５に示した導体のみの電磁シールドシートより１０ＭＨｚ〜５０００ＭＨｚで磁界シールド効果が高い。
【００４７】
また、図１８に示した電磁シールドシートは、同じ２ｕｍ厚の図１５に示した導体のみの電磁シールドシートより１０ＭＨｚ〜９００ＭＨｚで磁界シールド効果が高い。以上のことから、図１６、図１７、および図１８に示した電磁シールドシートは、導体のみの電磁シールドシートよりも、磁界シールド効果が高い周波数の帯域があることがわかる。
【００４８】
また、強磁性体層１を２層以上用いる場合、異なる層で２種類以上の軟磁性体を用いることにより、広帯域に高い磁界シールド効果が得られる。加えて、強磁性体層１を２層以上用いる場合、異なる層で磁気異方性を２方向に誘導し、直交する２方向に磁界シールド効果を上昇させることもできる。
【００４９】
またシールドの最上層に、酸化、吸湿を防止する目的で、Ｔｉやポリミド等の保護膜を形成することもある。
【００５０】
以上説明した実施形態によれば、２種類以上の導電性の強磁性体層とそれらを挟むように非磁性体からなる導体層が積層された積層膜を構成することにより、広帯域な磁界シールド効果を有する電磁シールドシートを提供することができる。
【００５１】
以上のように、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５２】
１‥導体層、２，３‥強磁性体層、４‥基材、４ａ‥エポキシ樹脂、４ｂ‥シリコン、５‥ＰＥＴシート、６ａ，６ｂ‥完全導体、１０‥配線、Ａ‥磁界強度測定面。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
２層以上の強磁性体層の各々を挟むように導体層が積層された積層膜からなり、前記２層以上の強磁性体層は、互いに異なる２種類以上の強磁性体からなることを特徴とする電磁シールドシート。
【請求項２】
前記２種類以上の強磁性体層の各々は、異なる強磁性共鳴周波数を有し、異なる強磁性共鳴周波数及び異なる強磁性共鳴周波数の間の帯域で高い磁界シールド効果を有することを特徴とする請求項１記載の電磁シールドシート。
【請求項３】
１層以上の強磁性体層と１層以上の導体層が交互に積層され、前記１層以上の強磁性体層と前記１層以上の導体層の層数が等しい積層膜からなり、前記強磁性体層に基材が接触して配置されることを特徴とする電磁シールドシート。
【請求項４】
１層以上の強磁性体層と１層以上導体層が交互に積層され、前記１層以上の強磁性体層と前記１層以上の導体層の層数が等しい積層膜からなり、前記導体層に基材が接触して配置されることを特徴とする電磁シールドシート。
【請求項５】
１層以上の強磁性体層と１層以上導体層が交互に積層され、１層以上の導体層を挟むように強磁性体層が積層された積層膜からなる電磁シールドシート。
【請求項６】
前記強磁性体層は、導電性の軟磁性体からなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の電磁シールドシート。

【図１】